Technologie der Plasma-CVD

Zur Abscheidung der DLC-Schichten werden Niederdruck-Plasmen mit einem Druck im Bereich von etwa 1 Pa bis 100 Pa benutzt. Das Plasma ist ein Gemisch aus Elektronen, Ionen, neutralen Atomen und Molekülen. Die zur Erzeugung notwendige Energie wird mittels Plasmaquellen von PT&B zugeführt, wobei wahlweise Gleichspannung oder mittel- bzw. hochfrequente Spannungen zum Einsatz kommen. Auf diese Weise wird das Gas in der Vakuumkammer (Rezipient) zersetzt. Seine Molekülfragmente (Radikale oder Ionen) bilden durch Reaktionen auf der Oberfläche des Werkstücks eine feste Schicht. Die Schichtbildung wird dabei durch eine am Werkstück angelegte Spannung (Bias) unterstützt, wobei ebenfalls Gleich- oder Wechselspannungen benutzt werden. Dieses Prinzip ist allgemein als "plasmagestützte chemische Dampfabscheidung" bekannt, wobei die englischen Kürzel PCVD, PACVD, PECVD für "Plasma (Activated / Assisted / Enhanced) Chemical Vapour Deposition" benutzt werden.

Zerlegung von Methan:
Elektrische Felder regen energiereiche Elektronen an, die auf Moleküle treffen. Das Molekül zerfällt in verschiedene Fragmente wie Radikale und Ionen. Die anschaulich dargestellten Prozesse werden durch Reaktionsgleichungen beschrieben, die Gegenstand der Plasmachemie sind.
PCVD Decomposition

Wachstum der DLC Schicht:
- Ionen (= langer Schweif) treffen mit hoher Energie auf, werden sofort eingebaut
- Neutralteilchen (Radikale) treffen mit geringer Energie auf, bewegen sich auf der Oberfläche der Schicht, Einbau erst durch chemische Reaktion an freien Valenzen und durch Substitution.
      Vereinfachte Reaktionsgleichung: -CH2-(gas) --> C(sol) + H2.
PCVD Deposition
Struktur des DLC (vereinfacht):
- grafit-ähnliche Bindungen (schwarz)
- diamant-ähnliche Bindungen (blau)
- Bindungen sind verdreht, gestaucht, gestreckt (roter Rahmen)
- Bindungen sind nicht gesättigt (freie Valenzen = dangling bonds, grüner Rahmen)
- Wasserstoff ist im Volumen chemisch gebunden und bedeckt (terminiert) die Oberfläche